Concentrações Sub-Inibitórias de Ceftriaxona Alteram a Morfologia e Estimulam a Formação de Biofilme Independente de PIA em Staphylococcus aureus

Estudo revela que antibióticos usados rotineiramente podem estimular a produção de biofilmes bacterianos, dificultando o tratamento de infecções.

Staphylococcus aureus é conhecido por ser um dos principais causadores de infecções relacionadas a biofilmes, que acomete dispositivos médicos, como cateteres, implantes e próteses articulares, levando a infecções crônicas de difícil tratamento. Durante o tratamento com antibióticos, as bactérias podem ser expostas a concentrações sub-inibitórias (sub-CIMs) desses medicamentos, o que pode ocorrer por diversas razões, como dosagem incorreta, mais adesão ao tratamento, baixa penetração do fármaco, interações medicamentosas e resistência bacteriana.

Neste estudo, pesquisadores da Universidade de Helwan, no Egito, investigaram os efeitos de concentrações sub-inibitórias de quatro antibióticos comumente usados ​​na prática clínica - ampicilina, ceftriaxona, gentamicina e norfloxacino - sobre a morfologia celular e a formação de biofilme em isolados clínicos de S. .áureo.

Foram utilizadas nove cepas clínicas produtoras de biofilme e duas cepas de referência conhecidas pela sua capacidade de formação de biofilme: S. aureus ATCC 29213 e S. aureus ATCC 6538. Os resultados mostraram que as sub-CIMs de bactérias beta-lactâmicos (ampicilina e ceftriaxona ) induziram significativamente a formação de biofilme em S. aureus ATCC 29213, S. aureus ATCC 6538 e em seis dos novos isolados clínicos testados, com um aumento de aproximadamente 2 a 2,5 vezes em comparação com o grupo controle sem antibiótico.

A gentamicina e o norfloxacino também induziram a formação de biofilme em S. aureus ATCC 29213 e S. aureus ATCC 6538, enquanto na população clínica, a gentamicina e o norfloxacino induziram biofilmes em apenas três e dois dos nove isolados testados, respectivamente.

Curiosamente, a natureza química da matriz de biofilme produzida pela metade da CIM de ceftriaxona nos seis isolados que aumentou a formação de biofilme era toda de composição não polissacarídica (independente de PIA). Isso significa que a matriz era composta principalmente de proteínas e DNA extracelular, e não do polissacarídeo intercelular de adesão (PIA), que é normalmente o principal constituinte da matriz de biofilme de S. aureus.

Para investigar os mecanismos por trás dessas evidências, os pesquisadores analisaram a expressão gênica de genes relacionados à formação de biofilme (atl e sarA) em biofilmes de S. aureus ATCC 6538 e de um clínico (S. aureus 16) após a exposição à exposição metade da CIM de ceftriaxona. Os resultados mostraram uma regulação positiva significativa desses genes, indicando que a indução de biofilme pela sub-CIM de ceftriaxona pode ocorrer por mecanismos dependentes de proteínas e DNA extracelular, e não necessariamente pelo PIA.

Além disso, as alterações morfológicas nas células planctônicas de S. aureus causadas pela metade da CIM de ceftriaxona foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Observou-se um aumento estatisticamente significativo no diâmetro das células bacterianas, chegando a aproximadamente o dobro do tamanho das células do grupo controle, bem como a presença de células deformadas.

Essas descobertas têm relevância clínica significativa, pois a exposição a concentrações sub-inibitórias de antibióticos pode estimular a produção substancial de biofilme em isolados clínicos de S. aureus, dificultando ainda mais o tratamento da infecção. Além disso, as alterações morfológicas observadas nas células bacterianas expostas ao sub-CIM de ceftriaxona podem ter implicações clínicas ainda não totalmente específicas, merecendo investigações adicionais.

Os pesquisadores concluem que, em isolados clínicos de S. aureus, como sub-CIMs de ampicilina, ceftriaxona, gentamicina e norfloxacino podem estimular a produção significativa de biofilme, o que pode ter consequências clínicas importantes e representar um desafio adicional no tratamento dessas infecções. Futuros estudos in vivo são necessários para compreender melhor como os sub-CIMs de antibióticos a formação de biofilme em cenários clínicos. Além disso, mais pesquisas são necessárias para revelar as implicações clínicas das alterações morfológicas em S. aureus causadas pela exposição à ceftriaxona em concentrações abaixo de seu CIM.

Em resumo, este estudo destaca a importância de se considerar os efeitos das sub-CIMs de antibióticos comumente usados ​​na prática clínica sobre a formação de biofilme e as alterações morfológicas em S. aureus. Esses achados têm relevância significativa para o manejo de infecções relacionadas a biofilmes causados ​​por esta bactéria, que representam um grande desafio terapêutico nos dias atuais.

Fonte: Google imagens.

Referência: Azzam, A., Shawky, RM, & El-Mahdy, TS (2024). Concentrações subinibitórias de ceftriaxona induzem alterações morfológicas e formação de biofilme independente de PIA em Staphylococcus aureus. Revista Brasileira de Microbiologia, 55, 297-308. https://doi.org/10.1007/s42770-023-01177-x

Lucas W. S. de Sousa, Biomédico Microbiologista editor e idealizador da página Microbiologia Clínica Brasil